文獻解讀│CUSABIO產品問鼎Nature：VEGF-C驅動的淋巴引流可對腦腫瘤進行免疫監視
日期：2020-03-11 15:03:56
眾所周知，腦屏障可以保護人腦，防止危險病原體進入。但由于缺乏淋巴引流，免疫系統對中樞神經系統內病原體和腫瘤的監視是有限的。然而，腦膜中淋巴管的存在表明，中樞神經系統與外周免疫系統之間存在關聯，可能影響自身免疫。腦膜淋巴網絡特征的揭示可幫助人們理解，先前未知的大腦內表達的抗原如何引起免疫應答。膠質母細胞瘤是成人顱內最常見的惡性腫瘤，目前尚無非常有效的治療方法，臨床治療主要是手術切除，再輔以放化療，但預后生存率僅為18個月，因此探索新的治療途徑非常重要。
此次研究中，研究人員利用膠質母細胞瘤小鼠模型，報道了一種新穎的腦腫瘤治療策略，血管內皮生長因子C(VEGF-C)的異位表達有可能增加腦膜淋巴管，從而實現免疫監視，啟動T細胞介導的腦腫瘤免疫，達到治療效果。
由VEGF-C介導的抗膠質母細胞瘤保護作用依賴于引流的淋巴結和T細胞 膠質母細胞瘤缺乏淋巴管生成信號 VEGF-C增強免疫檢查點阻滯 VEGF-C恢復中樞神經系統限制性T細胞啟動
1由VEGF-C介導的抗膠質母細胞瘤保護作用依賴于引流的淋巴結和T細胞
腦膜淋巴管分布于硬腦膜周圍，將大腦與外周淋巴系統緊密維系。在此，研究者用C57BL/6同基因細胞系GL261構建小鼠膠質母細胞瘤模型，起初利用腺病毒相關載體AAV9 在小鼠腦內過表達了 VEGF-C，并發現接受AAV9 -VEGF-C 注射的實驗組小鼠腦膜淋巴管的淋巴竇面積出現了明顯的上升 (Fig. 1a, b)。而且AAV9-VEGF-C 注射實驗組對膠質母細胞瘤實現了 100% 的清除(Fig.1c)。
因為此前已經有研究證明下頜淋巴結與頸外側淺淋巴結對中樞神經系統的抗原識別有非常重要的作用，所以研究人員隨后將過表達 VEGF-C 的小鼠中通往這兩個淋巴結的淋巴管進行了結扎。發現 VEGF-C 在結扎后的小鼠中不能幫助他們抵抗腦瘤(Fig. 1d)；而通過CD8 和 CD4 抗體清除 CD8 / 4 T細胞后，VEGF-C的預防作用也大幅度下降(Fig. 1e, f)。
這兩個實驗證明了 VEGF-C 對腦瘤的預防作用需要有抗原識別作用的淋巴結和 CD8 / 4 T 細胞的參與。
▲Fig. 1VEGF-C-mediated protection against glioblastoma depends on the draining lymphnodes and on T cells.
2膠質母細胞瘤缺乏淋巴管生成信號
研究表明，在小鼠或人類中，腫瘤自身的VEGF-C過表達可導致發生在中樞神經系統外部區域的惡性腫瘤預后較差。研究人員通過對 GTEX 和 TCGA 數據庫中的正常人與膠質母細胞瘤患者的腦組織轉錄組進行分析，發現了膠質母細胞瘤組織中出現了更高的血管促進因子 VEGF-A 和CD31 的表達，而 VEGF-C 的表達則出現了顯著的下降(Fig. 2a, b, c)。
但是，在最近發表的抗 PD- 1 療法對GBM 的治療作用的研究中，VEGFC的表達與T細胞浸潤有很強的相關性（通過T細胞標記基因CD3E，CD4和CD8B的表達來衡量）(Fig.2d, e, f)。這些結果表明在膠質母細胞瘤患者和實驗小鼠中，膠質母細胞瘤微環境喪失了淋巴管生成信號，并且在小鼠膠質母細胞瘤的模型中，VEGF-C的異位表達有抗膠質母細胞瘤作用。換言之，VEGF-C 在膠質母細胞瘤中的缺失可能導致了膠質母細胞瘤的發生或生長。
▲Fig.2 Human glioblastoma is deprived of lymphangiogenic signals at steady state,and VEGF-C levels correlate with T cell infiltration with anti-PD-1 therapy.
3VEGF-C增強免疫檢查點阻滯
▲Fig. 3 Therapeutic delivery of VEGF-C potentiates checkpoint inhibitortherapy by enhancing T cell priming and recruitment.
4VEGF-C恢復中樞神經系統限制性T細胞啟動
與在膠質母細胞瘤患者中觀察到的相反，有報告顯示，在轉移至腦部的黑色素瘤患者中，與尼古魯單抗和伊匹木單抗聯合治療具有相同的顱內外功效。而且具有顱外和顱內腫瘤的小鼠對免疫療法的反應比僅具有顱內黑素瘤的小鼠更好。為了檢查VEGFC mRNA在中樞神經系統中是否有效治療其他（非膠質母細胞瘤）類型的癌癥，研究使用了黑色素瘤細胞系YUMMER1.7和B16。
僅有顱內YUMMER1.7腫瘤的小鼠在接受VEGFC mRNA和檢查點抑制劑治療后顯示出明顯的生存獲益（Fig 4a）。相比之下，檢查點抑制劑治療對同時具有顱外和顱內腫瘤的小鼠（后面稱同時具有顱內和顱外腫瘤的小鼠為顱內外腫瘤小鼠）有明顯作用，而這種作用與VEGFC mRNA的治療無關（Fig4b）。實際上，僅接受聯合治療的顱內腫瘤小鼠的生存率與僅接受檢查點抑制劑治療的顱內外腫瘤小鼠相似（Fig 4c）。另外，深頸淋巴結的結扎僅影響具有顱內腫瘤的小鼠，而不影響具有顱內外腫瘤小鼠（Fig 4a，b）。
這說明了 VEGF-C 既可以在顱內通過改變腦內微環境幫助 T 細胞浸潤，也可以在顱外通過活化 T 細胞抵抗腫瘤。為了進一步證明這一點，研究人員進行了浸潤白細胞移植試驗，發現單獨活化 T 細胞與單獨改善瘤內微環境都可以提高腫瘤和淋巴結內的 T 細胞數量，而兩者疊加后出現了進一步協同作用（Fig 4d, e）。這證明VEGF-C 通過兩種機制幫助大腦獲得對腦瘤的免疫監視功能。
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